بررسی اثر هم‌افزایی حضور نانوذرات TiO2 و SiO2 در نانوکامپوزیت‌های پلی‌استایرن و مقایسه خواص حرارتی و مکانیکی آنها

محورهای موضوعی : نانومواد

امید رستگار ¹ (دانشگاه آزاد اسلامی، واحد داراب، گروه مهندسی پلیمر، داراب، ایران)
مازیار دهقانی ² (دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان)
ارجمند مهربانی زین‌آباد ³ (دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان)
ابوالفضل محبی ⁴ (دانشگاه آزاد اسلامی، واحد داراب، گروه مهندسی پلیمر، داراب، ایران)

تاریخ دریافت : 1397/04/25 تاریخ پذیرش : 1397/04/25 تاریخ انتشار : 1390/03/01

کلید واژه: خواص مکانیکی, خواص حرارتی, نانوسیلیس, پلی‌استایرن, نانوتیتان,

چکیده مقاله :

در این پژوهش، بهبود خواص مکانیکی مانند ازدیاد طول تا نقطه شکست و مدول یانگ پلی استایرن در حضور نانوذرات تیتان و سیلیس مورد بررسی قرار گرفت. از روش محلول جهت سنتز نانوکامپوزیت های پلی استایرین/سیلیس، پلی استایرین/سیلیس/تیتان و پلی استایرین/تیتان استفاده شد. برای شکست بهتر تجمع نانوذرات در حلال، از یک همزن مکانیکی مافوق صوت استفاده گردید. مورفولوژی نمونه های تولیدی، توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری و آنالیز وزن سنجی حرارتی بررسی شد. خواص مکانیکی نانوکامپوزیت ها نیز با اندازه گیری مدول یانگ، ازدیاد طول تا نقطه شکست و استحکام ضربه ای مطالعه شد. نتایج نشان دادند که ازدیاد طول تا نقطه شکست پلی استایرن دارای هر دو نانوذره تیتان و سیلیس به طور قابل توجهی بهبود یافت. همچنین، در نمونه 1% وزنی پلی استایرین/سیلیس/تیتان، نتایج بیانگر افزایش مدول یانگ، چقرمگی (میزان انعطاف پذیری نسبی) و میزان ازدیاد طول تا نقطه شکست بود. این پدیده ناشی از شکست مطلوب ساختار تجمعی نانوذرات و همچنین توزیع مناسب آنها در زمینه پلی استایرنی است. در این حالت، نانوذرات در حفره های کوچک جای گرفته و مانند پلی در بین لایه های زمینه عمل می کنند و سبب بهبود ازدیاد طول تا نقطه شکست پلی استایرن می شوند. همچنین، پایداری حرارتی نمونه ها به علت ساختار یکنواخت و همگن آنها و کاهش تعداد نقاط نقص، در مقایسه با پلی استایرن خالص افزایش می یابد.